一种石墨尾矿-锯泥道路底基层材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及工业固体废弃物综合利用技术领域，具体为一种石墨尾矿

【技术实现步骤摘要】
一种石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及工业固体废弃物综合利用
，具体为一种石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]石墨尾矿是在石墨生产过程中排放的工业矿渣
。
到目前为止，我国石墨尾矿的累计堆积量已经超过1亿吨
。
石墨尾矿的堆放占据了大量土地，而且由于石墨尾矿的粒度较细，在长期堆放过程中风化现象严重，易产生二次扬尘，污染大气环境；另外石墨尾矿的
pH
值只有3～4，酸性物质的溶出也容易污染地下水，造成土壤酸性化
。
[0003]锯泥是花岗岩石材在切割过程中产生的石粉等废弃物，其主要矿物是长石和石英，同时
SiO2、Al2O3、Na2O、K2O
等氧化物含量较高
。
石材在加工过程中会使用含有润滑剂等外加剂的水溶液进行冷却，石粉在沉降池中会加入混凝剂
、
絮凝剂等对其进行沉降处理，沉淀物即为锯泥
。
[0004]石墨尾矿
、
锯泥等工业固废由于在生产过程中掺加添加剂
、
自身反应活性差等特点，因此增加了二次利用的技术难度
。
目前虽然有研究将石墨尾矿
、
锯泥用于替代少部分细集料用于生产混凝土，但存在细集料替代量少等缺点
。
[0005]已有研究者对使用石墨尾矿制备公路底基层进行了相关研究，如文献
《
石墨尾矿用作高速公路底基层
》(
房建果
,
姚占勇
,
苏公灿
,
等
.
山东大学学报
,2003,(5):562
‑
567)
公开了利用水泥稳定石墨尾矿作为高速公路路面底基层的可行性，通过实验验证了使用水泥与石墨尾矿制备底基层材料时，其在自然风干
、
标准养生和洒水养生条件下，七天最大干缩应变达到
1657
‑
2127
×
10
‑6，即使使用洒水养生，七天最大干缩应变数值也较高，作为底基层材料应用，存在风险
。
石墨矿石在浮选的过程中会加入浮选剂，使得最后经过板框压滤后的石墨尾矿具有较低的
pH
值，且石墨尾矿的塑性较差，根据其性质可划分为“尾砾砂”，因此使用传统水泥类胶凝材料固化时用量大导致其抗裂性
、
抗冻性能差等缺点
。
[0006]目前针对石墨尾矿
‑
锯泥联用后应用于路基材料的研究较少，但当其应用于路面基层材料时，基于现有研究可知，其存在稳定细粒材料固有的如下缺陷：干缩和温缩相较于常用的基层材料
(
水泥稳定碎石
)
大，导致路面基层的强度无法得到保障；吸水率大，抗冻性及抗冲刷性不足，容易引起沥青路面开裂
、
唧浆等病害
。
[0007]因此，保证石墨尾矿
‑
锯泥路面基层材料的强度
、
降低吸水率同时提高其抗冻性和抗冲刷性，是实现石墨尾矿
‑
锯泥路基材料广泛应用的前提
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为解决上述现有技术的不足，提供一种以石墨尾矿
‑
锯泥为基础的道路底基层材料及其制备方法和应用，通过使用具有微膨胀特性的胶凝材料固化石墨尾矿
‑
锯泥，优化了底基层材料的干缩
、
温缩性能，同时通过添加相变微胶囊提高了底基层材料的抗冻能力
。
[0009]为实现上述技术效果，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]一种石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料，包括以下重量份的组分：石墨尾矿
40
‑
55
份，锯泥
45
‑
60
份，相变微胶囊
0.5
‑2份，消石灰5‑
10
份，粉煤灰
10
‑
20
份，钛石膏
0.5
‑
1.5
份，钢渣粉
0.5
‑2份，水5‑
15
份和分散剂
0.05
‑
0.2
份；
[0011]所述石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料的
7d
无侧限抗压强度范围为
2.64
‑
3.87MPa
，抗压强度损失率
(BDR)
范围为
82.1
％
‑
86.2
％
。
[0012]本专利技术提供的石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料中，作用机理主要表现在：
[0013](1)
石墨尾矿和锯泥重量份占基层材料比例即细集料的替代量远大于现有技术，同时利用石墨尾矿
、
锯泥粒径差异大的特点，提出多尺度固体颗粒紧密堆积合理确定出石墨尾矿
‑
锯泥的最佳掺配比例，有效保证了制得基层材料的强度，即显著提高了
BDR
范围；
[0014](2)
针对水泥类无机胶凝材料稳定细粒材料时存在的干缩
、
温缩大缺点，通过使用工业固废钛石膏和钢渣，利用钛石膏中的
CaSO4·
2H2O
与石灰粉煤灰的火山灰反应产物生成
AFt
，抑制基层材料的收缩；利用钢渣中
f
‑
CaO
与
MgO
水化反应速度慢
、
体积膨胀等特点补偿底基层材料的收缩；
[0015](3)
利用钛石膏中含有的
Fe(OH)3、Al(OH)3胶体对石墨尾矿中的重金属离子进行吸附
。
[0016]优选的，所述相变微胶囊包括壳体和芯材，所述壳体由二氧化硅气凝胶制成，所述芯材由聚乙二醇制成，所述相变微胶囊的粒径范围为
15
‑
25
μ
m。
[0017]相变微胶囊的作用主要有：
(1)
相变材料在冬季温度下降过程中发生相变并且释放出一定的热量，提高了石墨尾矿
‑
锯泥路基材料的抗冻融能力；且相变微胶囊具有较低的导热系数，延缓了路基材料整体温度下降；
(2)
在夏季温度较高时相变材料可吸收部分热量，避免了温度上升速率过快引起的温度收缩，从而减少路面基层的温缩裂缝；
(3)SiO2气凝胶壳材有利于整个反应体系中火山灰反应
、
水化反应过程的进行；
(4)
即使有少量的相变微胶囊破损，芯材聚乙二醇对火山灰反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：石墨尾矿
40
‑
55
份，锯泥
45
‑
60
份，相变微胶囊
0.5
‑2份，消石灰5‑
10
份，粉煤灰
10
‑
20
份，钛石膏
0.5
‑
1.5
份，钢渣粉
0.5
‑2份，水5‑
15
份和分散剂
0.05
‑
0.2
份；所述石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料的
7d
无侧限抗压强度范围为
2.64
‑
3.87MPa
，抗压强度损失率范围为
82.1
％
‑
86.2
％
。2.
如权利要求1所述的石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料，其特征在于，所述相变微胶囊包括壳体和芯材，所述壳体由二氧化硅气凝胶制成，所述芯材由聚乙二醇制成，所述相变微胶囊的粒径范围为
15
‑
25
μ
m。3.
如权利要求1所述的石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料，其特征在于，所述的石墨尾矿粒径范围为0～
9.5mm
，其中小于
0.3mm
的颗粒小于
30
％，；所述锯泥材料粒径
≤0.3mm。4.
如权利要求1所述的石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料，其特征在于，所述的消石灰等级为国标Ⅱ级灰及以上；所述粉煤灰等级为国标Ⅱ级灰及以上
。5.
如权利要求1所述的石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料，其特征在于，所述钛石膏中
CaSO4·
2H2O
含量
≥70wt
％，
。6.
如权利要求1所述的石墨尾矿
‑
锯泥道路底基层材料，其特征在于，所述钢渣粉细度
≥300
目；钢渣粉中含有
CaO
与
MgO、C3S
和
C2S
及活性硅铝矿物，
CaO
的含量为
30
‑
40
％，
MgO
的含量为3‑5％，
C3S
的含量为
20
‑
25
％，
C2S
的含量为
35
‑
45
％，余量为活性硅铝矿物
。7.
如权利要求1所述的石墨尾矿
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程新，贾坚，卢晓磊，李香祖，于海平，
申请(专利权)人：青岛新征程筑基材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：